一種高清攝像系統及高分辨率圖像的獲取方法
【專利摘要】本發明提出了一種高清攝像系統及高分辨率圖像的獲取方法，系統包括圖像采集傳輸單元、圖像采集矩陣模塊、傳輸控制模塊和終端，圖像采集傳輸單元包括至少一個圖像采集傳輸子單元，每個圖像采集傳輸子單元包括一個圖像采集子矩陣模塊和至少一個與圖像采集子矩陣模塊連接的圖像采集模塊；圖像采集模塊將圖像數據轉換成數字信號后傳給圖像采集子矩陣模塊；圖像采集子矩陣模塊將其轉成高速差分信號后傳輸給圖像采集矩陣模塊；圖像采集矩陣模塊進行圖像處理和編排；傳輸控制模塊與終端和圖像采集矩陣模塊連接。實施本發明的高清攝像系統及高分辨率圖像的獲取方法，具有以下有益效果：能降低實現高分辨率高精度產品的成本。
【專利說明】
一種高清攝像系統及高分辨率圖像的獲取方法
技術領域
[0001]本發明涉及攝像領域，特別涉及一種高清攝像系統及高分辨率圖像的獲取方法。
【背景技術】
[0002]高清usb相機是由一個高分辨率的圖像采集設備和一個usb傳輸設備組成，相機通過電腦驅動usb傳輸設備，控制圖像采集設備，并將數據傳回電腦。高清usb相機的高分辨取決于圖像采集設備，一般的圖像采集設備的分辨率在1600萬像素以下，如果想要實現更高的分辨率就必須采用多個現有的相機鏈接到pc終端里面去，用軟件進行控制及合成。其技術難點在于如果采用高分辨率的圖像采集設備，在價格上會呈現曲線上漲，其分辨越高，價格也就越高。并且當所需的分辨率高于現有的圖像采集設備時，就需要組合多個高分辨的圖像采集設備，使得這樣的產品在生產成本上會非常昂貴，失去市場競爭力。并且pc終端對設備的統一控制也會變得復雜。如果想要實現更大的分辨率也可以通過行駛的機械結構來實現，其技術難點在于機械結構有精度要求，高精度的成本高，低精度的機械結構又滿足不了現有的相機產品的要求，而且高精度的機械結構在組裝產品時，需要極其繁瑣的調試。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述在實現高分辨率高精度產品時成本$父尚的缺陷，提供一種能降低實現尚分辨率尚精度廣品的成本的尚清攝像系統及尚分辨率圖像的獲取方法。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種高清攝像系統，包括圖像采集傳輸單元、圖像采集矩陣模塊、傳輸控制模塊和終端，所述圖像采集傳輸單元包括至少一個圖像采集傳輸子單元，每個所述圖像采集傳輸子單元均與所述圖像采集矩陣模塊連接，每個所述圖像采集傳輸子單元均包括一個圖像采集子矩陣模塊和至少一個與所述圖像采集子矩陣模塊連接的圖像采集模塊;所述圖像采集模塊進行圖像采集，并將采集的圖像數據轉換成數字信號后傳輸給對應的圖像采集子矩陣模塊;所述對應的圖像采集子矩陣模塊接收所述數字信號，并將其轉換成高速差分信號后傳輸給所述圖像采集矩陣模塊;所述圖像采集矩陣模塊接收所有圖像采集子矩陣模塊傳送的高速差分信號，還原出對應每個圖像采集模塊的圖像數據，并對還原出的圖像數據進行圖像處理和圖像編排;所述傳輸控制模塊接收所述終端的控制信號并將所述控制信號傳給所述圖像采集矩陣模塊，并將從所述圖像采集矩陣模塊獲取的圖像內容傳輸回所述終端;所述圖像采集矩陣模塊根據所述控制信號的內容處理所述高速差分信號。
[0005]在本發明所述的高清攝像系統中，所述高清攝像系統還包括DDR存儲器，所述圖像采集矩陣模塊將圖像處理和圖像編排后的圖像數據緩存到所述DDR存儲器中。
[0006]在本發明所述的高清攝像系統中，所述圖像采集矩陣模塊通過高速信號通道分別與每一個圖像采集子矩陣模塊連接。
[0007]在本發明所述的高清攝像系統中，所述傳輸控制模塊為USB3.0傳輸控制模塊。
[0008]在本發明所述的高清攝像系統中，所述USB3.0傳輸控制模塊內部設有緩存區，所述DDR存儲器中的圖像數據通過所述圖像采集矩陣模塊搬移到所述USB3.0傳輸控制模塊中的緩存區中。
[0009]在本發明所述的高清攝像系統中，所述高清攝像系統還包括電源系統，所述電源系統與所述圖像采集矩陣模塊連接，用于給所述高清攝像系統進行供電。
[0010]本發明還涉及一種高分辨率圖像的獲取方法，包括如下步驟:
[0011]A)終端將控制指令發送到傳輸控制模塊；
[0012]B)所述傳輸控制模塊對所述控制指令進行解析，并通過控制總線把控制動作指令發送給圖像采集矩陣模塊；
[0013]C)所述圖像采集矩陣模塊根據控制總線的控制動作指令，選通所述控制動作指令中指定的圖像采集子矩陣模塊，并把對應的控制時序和控制參數傳遞給所述所指定的圖像采集子矩陣模塊；
[0014]D)所述所指定的圖像采集子矩陣模塊將所述控制時序和控制參數傳遞給圖像采集模塊，所述圖像采集模塊根據控制信息采集圖像，并將采集的圖像數據轉換為數字信號傳回所述所指定的圖像采集子矩陣模塊，所述所指定的圖像采集子矩陣模塊接收到所述數據信號經過處理后，傳輸給所述圖像采集矩陣模塊；
[0015]E)所述圖像采集矩陣模塊準備接收圖像數據，判斷是否收到圖像數據，如是，所述圖像采集矩陣模塊將所述圖像數據按照預先設定的參數進行圖像預處理，并將圖像預處理后的圖像數據緩存到DDR存儲器中，執行步驟F);否則，繼續進行本步驟的判斷；
[0016]F)所述圖像采集矩陣模塊監控所述DDR存儲器中的圖像數據，并按照所述傳輸控制模塊的請求，把緩存在DDR存儲器中的圖像數據搬移到所述傳輸控制模塊進行緩存；
[0017]G)所述終端將圖像數據的編排方式配置信息通過所述傳輸控制模塊傳送到所述圖像采集矩陣模塊，所述圖像采集矩陣模塊從所述DDR存儲器中讀取圖像數據，并將所述圖像數據按照配置的編排方式進行編排，并將編排后的圖像通過所述傳輸控制模塊傳送到所述終端，在所述終端中將其合成為一幅圖像。
[0018]在本發明所述的高分辨率圖像的獲取方法中，所述步驟D)進一步包括:
[0019]Dl)圖像采集子矩陣模塊將圖像采集配置信息發送到圖像采集模塊，對圖像采集模塊進行初始化配置和圖像采集時序配置，配置完成后，根據配置的時序觸發相應的圖像采集模塊進行圖像采集，并將采集的圖像數據發送到圖像采集子矩陣模塊；
[0020]D2)所述圖像采集子矩陣模塊接收到所述圖像采集模塊傳輸過來的采集的圖像數據后，所述圖像采集子矩陣模塊對每個圖像采集模塊采集的圖像數據按照采集的順序依次排列;每個圖像采集模塊都對應有一個編號，所述編號通過物理連接的方式來定義；
[0021]D3)所述圖像采集子矩陣模塊對排列完成后的數據的頭部加上標志數據，在其尾部加上校驗數據;所述校驗數據采用CRC校驗方式；
[0022]D4)所述圖像采集子矩陣模塊把加上標志數據和校驗數據后的所有數據進行返歸零編碼，并轉換成高速差分信號。
[0023]在本發明所述的高分辨率圖像的獲取方法中，所述步驟E)進一步包括:
[0024]El)判斷圖像采集矩陣模塊是否收到所述高速差分信號，如是，執行步驟E2);否貝1J，繼續進行本步驟的判斷；
[0025]E2)所述圖像采集矩陣模塊將接收的每個圖像采集子矩陣模塊的高速差分信號還原成對應每個圖像采集模塊的數據；
[0026]E3)所述圖像采集矩陣模塊對還原出的數據按照預先配置的圖像處理功能進行圖像處理，并按照所述采集的順序緩存到DDR存儲器中。
[0027]在本發明所述的高分辨率圖像的獲取方法中，所述步驟E3)中預先配置的圖像處理功能包括圖像2d降噪和/或圖像3d降噪和/或圖像彩色解碼和/或圖像色彩空間轉換和/或圖像顏色矯正和/或圖像白平衡和/或圖像自動曝光和/或圖像模糊和/或圖像銳化和/或圖像osd疊加。
[0028]在本發明所述的高分辨率圖像的獲取方法中，所述步驟G)進一步包括:
[0029]Gl)終端將圖像數據的編排方式配置信息通過所述傳輸控制模塊傳送到所述圖像采集矩陣模塊，所述圖像采集矩陣模塊從所述DDR存儲器中讀取圖像數據；
[0030]G2)所述圖像采集矩陣模塊將所述圖像數據按照配置的行列信息進行編排，并將編排后的圖像通過所述傳輸控制模塊傳送到所述終端；
[0031]G3)從已經編排好的圖像數據中取出相鄰兩幅圖像數據；
[0032]G4)采用搜索法的匹配策略找出相鄰兩幅圖像中的SIFT特征點，并分別標記在圖像中的對應位置，通過所標記位置的坐標確定所述相鄰兩幅圖像之間的變換關系；
[0033]G5)根據所述相鄰兩幅圖像中的SIFT特征點之間的對應關系，建立所述相鄰兩幅圖像的數學變換模型；
[0034]G6)根據所述數學變換模型將所述相鄰兩幅圖形通過縮放、旋轉轉換到參考圖像坐標系中完成坐標變換；
[0035]G7)將所述相鄰兩幅圖像的重合區域進行透明融合處理得到拼接重構的平滑無縫圖像；
[0036]G8)判斷拼接是否完成，如是，結束圖像傳輸;否則，從已經編排好的圖像數據中取出與所述平滑無縫圖像相鄰的圖像數據，返回步驟G4)。
[0037]實施本發明的高清攝像系統及高分辨率圖像的獲取方法，具有以下有益效果:由于使用圖像采集傳輸單元、圖像采集矩陣模塊和傳輸控制模塊，圖像采集傳輸單元包括至少一個圖像采集傳輸子單元，每個圖像采集傳輸子單元均與圖像采集矩陣模塊連接，每個圖像采集傳輸子單元均包括一個圖像采集子矩陣模塊和至少一個均與圖像采集子矩陣模塊連接的圖像采集模塊，通過組合幾個低成本和低像素的相機(具體就是圖像采集模塊)來實現原本高像素相機的功能，這樣可以達到高像素相機的效果，同時也降低了部分成本，同時還可以增加圖像采集模塊來得到一般高像素相機無法達到的分辨率，同時，通過組合幾個低成本和低像素的相機(具體就是圖像采集模塊)來實現單個相機配合行駛的機械結構的方案，其比現有方案更加穩定，誤差不會隨著組裝而改變，也不會因為機械老化而改變，更重要的是省去了定制高精密度的機械結構的費用，所以其能降低實現高分辨率高精度產品的成本。
【附圖說明】
[0038]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0039]圖1為本發明高清攝像系統及高分辨率圖像的獲取方法一個實施例中系統的結構示意圖；
[0040]圖2為所述實施例中方法的流程圖；
[0041]圖3為所述實施例中所指定的圖像采集子矩陣模塊將控制時序和控制參數傳遞給圖像采集模塊，圖像采集模塊根據控制信息采集圖像，并將采集的圖像數據轉換為數字信號傳回所指定的圖像采集子矩陣模塊，所指定的圖像采集子矩陣模塊接收到數據信號經過處理后，傳輸給圖像采集矩陣模塊的具體流程圖；
[0042]圖4為所述實施例中圖像采集矩陣模塊準備接收圖像數據，判斷是否收到圖像數據的具體流程圖；
[0043]圖5為所述實施例中進行圖像編排與合成的具體流程圖。
【具體實施方式】
[0044]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0045]在本發明高清攝像系統及高分辨率圖像的獲取方法實施例中，其高清攝像系統的結構示意圖如圖1所示。圖1中，該高清攝像系統包括圖像采集傳輸單元1、圖像采集矩陣模塊2、傳輸控制模塊3和終端5，其中，圖像采集傳輸單元I包括至少一個圖像采集傳輸子單元，每個圖像采集傳輸子單元均與圖像采集矩陣模塊2連接，每一個圖像采集傳輸子單元均包括一個圖像采集子矩陣模塊和至少一個圖像采集模塊，上述至少一個圖像采集模塊均與該圖像采集子矩陣模塊連接；圖像采集模塊進行圖像采集，并將采集的圖像數據轉換成數字信號后傳輸給對應的圖像采集子矩陣模塊;對應的圖像采集子矩陣模塊接收數字信號，并將其轉換成高速差分信號后傳輸給圖像采集矩陣模塊2;圖像采集矩陣模塊2接收所有圖像采集子矩陣模塊傳送的高速差分信號，還原出對應每個圖像采集模塊的圖像數據，并對還原出的圖像數據進行圖像處理和圖像編排;傳輸控制模塊3分別與圖像采集矩陣模塊2和終端5連接，傳輸控制模塊3接收終端5的控制信號并將該控制信號傳給圖像采集矩陣模塊2，并將從圖像采集矩陣模塊2獲取的圖像內容傳輸回終端5;圖像采集矩陣模塊2根據該控制信號的內容處理高速差分信號。本實施例中，終端5為PC機，當然，在本實施例的一些情況下，終端5也可以為具有控制功能的其他終端設備。
[0046]值得一提的是，本實施例中，圖像采集模塊所需要的控制信號來自圖像采集子矩陣模塊，圖像采集子矩陣模塊的主要功能是對不同的圖像采集模塊進行管理和控制，接收圖像采集模塊的數字信號，然后根據用戶定義的順序對每個圖像采集模塊的數字信號進行排列，并對排列完成后的數據的頭部加上標志數據，在其尾部加上數據的校驗數據(例如采用CRC校驗)，圖像采集子矩陣模塊最后會把所有的數據進行返歸零編碼，并轉換成高速差分信號，并將高速差分信號傳輸給圖像采集矩陣模塊2。
[0047]圖1中畫出了N個圖像采集傳輸子單元，為了方便描述，分別將這N個圖像采集傳輸子單元分別稱為第一圖像采集傳輸子單元11、第二圖像采集傳輸子單元12、...、第N圖像采集傳輸子單元IN，圖1中，N個圖像采集傳輸子單元中，只畫出了第一圖像采集傳輸子單元11的結構，第一圖像采集傳輸子單元11包括一個圖像采集子矩陣模塊111和N個圖像采集模塊，為了方便描述，本實施例中，將這N個圖像采集模塊分別稱為第一圖像采集模塊121、第二圖像采集模塊122、...、第N圖像采集模塊12N，當然，在本實施例的一些情況下，每個圖像采集傳輸子單元中圖像采集模塊的個數可根據具體需要進行相應的增加或減少。
[0048]本發明通過組合幾個低成本和低像素的圖像采集模塊來實現原本高像素相機的功能，這樣可以達到高像素相機的效果，同時也降低了部分成本，同時還可以增加圖像采集模塊來得到一般高像素相機無法達到的分辨率，同時，通過組合幾個低成本和低像素的相機還可以實現單個相機配合行駛的機械結構的方案，其比現有方案更加穩定，誤差不會隨著組裝而改變，也不會因為機械老化而改變，更重要的是省去了定制高精密度的機械結構的費用，所以其在實現高分辨率且高精度時能降低成本。
[0049]本實施例中，該高清攝像系統還包括DDR存儲器4，DDR存儲器4與圖像采集矩陣模塊2連接，圖像采集矩陣模塊2將圖像處理和圖像編排后的圖像數據發送到DDR存儲器4進行緩存。本實施例中，圖像采集矩陣模塊2通過高速信號通道分別與每一個圖像采集子矩陣模塊連接。
[0050]本實施例中，傳輸控制模塊3為USB3.0傳輸控制模塊。USB3.0傳輸控制模塊包括主控制模組，高清攝像系統的所有模塊的控制總線都鏈接到主控制模組。USB3.0傳輸控制模塊的內部還設有緩存區(圖中未示出)，DDR存儲器4中的圖像數據通過圖像采集矩陣模塊2搬移到USB3.0傳輸控制模塊中的緩存區中。
[0051 ]本實施例中，圖像采集矩陣模塊2接收所有圖像采集子矩陣模塊的高速差分信號，還原出每個對應每個圖像采集模塊的圖像數據，并且對該圖像數據進行特定的圖像處理和圖像編排。具體的，本實施例中，圖像采集矩陣模塊2內置了圖像處理功能，用戶可以按照需求，預先定義某個功能，也可以在終端5上進行功能的配置和調用，用戶還可以通過圖像采集矩陣模塊2對每個圖像采集模塊的數據進行最終的排布設定，處理完成后存入DDR儲存器5中。圖像采集矩陣模塊2與USB3.0傳輸控制模塊之間建立有通訊協議，通過USB3.0傳輸控制模塊可以將終端5的控制信號傳給圖像采集矩陣模塊2，圖像采集矩陣模塊2將根據控制信號的內容處理來自圖像采集子矩陣模塊的數據。同時圖像采集矩陣模塊2還會通過與USB3.0傳輸控制模塊建立傳輸數據的專用通道，把DDR儲存器5的圖像數據搬移到USB3.0傳輸控制模塊的緩存區中。USB3.0傳輸控制模塊主要負責處理來自終端5的所有控制信號，按照不同的控制信號來控制高清攝像系統上不同的模塊的工作，協調不同圖像采集模塊的圖像采樣和傳輸，最后把終端5所需要的圖像內容一一傳輸到終端5。
[0052]本實施例中，該高清攝像系統還包括電源系統6，電源系統6與圖像采集矩陣模塊2連接，用于給高清攝像系統進行供電。
[0053]本實施例中，與圖像采集矩陣模塊連接的圖像采集子矩陣模塊的個數可以為一至八個，與每一個圖像采集子矩陣模塊連接的圖像采集模塊的個數可以為一至八個。例如:與圖像采集矩陣模塊2連接的圖像采集子矩陣模塊的個數為四個，與每一個圖像采集子矩陣模塊連接的圖像采集模塊的個數為六個。也就是說，每個圖像采集子矩陣模塊可以連接六個圖像采集模塊，而圖像采集矩陣模塊2也可以連接四個圖像采集子矩陣模塊。這樣系統就集成了 24個圖像采集模塊的相機矩陣，分辨率也得到了大幅的提升，是單個圖像采集模塊的24倍。本高清攝像系統把所有的圖像采集模塊分成了圖像采集子矩陣后再連接的圖像采集矩陣模塊2有兩個好處:第一，在每個圖像采集子矩陣模塊中都可以同時處理子矩陣中的來自圖像采集模塊的數據;第二，把傳輸通道進行了復制，提高了傳輸帶寬，使得處理圖像的能力大大提尚。
[0054]該高清攝像系統具有超高像素，應用于需要檢測大面積且高精度條件下的工業檢測環境中。該高清攝像系統通過集成多個圖像采集模塊來實現高分辨率及較大的可視面積，同時還具備了采集系統的擴展能力，根據實際應用可以圖像采集模塊進行數量的增加或者減少，以實現分辨率的調整或可視面積的調整，其調整方式比較靈活。
[0055]本實施例還涉及一種高分辨率圖像的獲取方法，其流程圖如圖2所示。圖2中，該高分辨率圖像的獲取方法包括如下步驟:
[0056]步驟SOl終端將控制指令發送到傳輸控制模塊:本步驟中，終端將控制指令發送到傳輸控制模塊，該傳輸控制模塊為USB3.0傳輸控制模塊。
[0057]步驟S02傳輸控制模塊對控制指令進行解析，并通過控制總線把控制動作指令發送給圖像采集矩陣模塊:值得一提的是，本實施例中，通過USB3.0傳輸控制模塊中的主控制模組可以對系高清攝像統的所有指令進行解析，同時，主控制模組還可以對系統進行監控，轉發指令，對不同的指令進行不同模塊的控制。指令會在不同模塊中有選擇的傳遞，當高清攝像系統的某個模塊被選中時，被選中的模塊便會響應該指令所對應的動作，或者再次傳遞到它的上層模塊。本步驟中，傳輸控制模塊對控制指令進行解析，并通過控制總線把控制動作指令發送給圖像采集矩陣模塊。比如，終端發送了拍照指令，在USB3.0傳輸控制模塊中的主控制模組中對該拍照指令進行解析，然后通過控制總線把控制動作告訴圖像采集矩陣豐旲塊。
[0058]步驟S03圖像采集矩陣模塊根據控制總線的控制動作指令，選通控制動作指令中指定的圖像采集子矩陣模塊，并把對應的控制時序和控制參數傳遞給所指定的圖像采集子矩陣模塊:本步驟中，圖像采集矩陣模塊根據控制總線的控制動作指令，選通該控制動作指令中指定的圖像采集子矩陣模塊，并把對應的控制時序和控制參數(例如:拍照參數)傳遞給所指定的圖像采集子矩陣模塊。
[0059]步驟S04所指定的圖像采集子矩陣模塊將控制時序和控制參數傳遞給圖像采集模塊，圖像采集模塊根據控制信息采集圖像，并將采集的圖像數據轉換為數字信號傳回所指定的圖像采集子矩陣模塊，所指定的圖像采集子矩陣模塊接收到數據信號經過處理后，傳輸給圖像采集矩陣模塊:
[0060]步驟S05圖像采集矩陣模塊準備接收圖像數據，判斷是否收到圖像數據:本步驟中，圖像采集矩陣模塊準備接收圖像數據，判斷該圖像采集矩陣模塊是否收到圖像數據，如果判斷的結果為是，則執行步驟S06;否則，繼續進行本步驟的判斷。
[0061]步驟S06圖像采集矩陣模塊將圖像數據按照預先設定的參數進行圖像預處理，并將圖像預處理后的圖像數據緩存到DDR存儲器中:如果上述步驟S05的判斷結果為是，則執行本步驟。本步驟中，有圖像數據回傳到圖像采集矩陣模塊，圖像采集矩陣模塊將圖像數據按照預先設定的參數進行圖像預處理，并將圖像預處理后的圖像數據緩存到DDR存儲器中。值得一提的是，在進行圖像預處理時，按照用戶自定義的圖像處理功能，通過調用圖像采集矩陣模塊內置的圖像處理功能對圖像數據進行相應處理。執行完本步驟，執行步驟S07。
[0062]步驟S07圖像采集矩陣模塊監控DDR存儲器中的圖像數據，并按照傳輸控制模塊的請求，把緩存在DDR存儲器中的圖像數據搬移到傳輸控制模塊進行緩存:本步驟中，本步驟中，圖像采集矩陣模塊監控DDR存儲器中的圖像數據，并按照傳輸控制模塊(USB3.0傳輸控制模塊)的請求，把緩存在DDR存儲器中的圖像數據搬移到傳輸控制模塊進行緩存。值得一提的是，本實施例中，圖像采集子矩陣模塊在這個過程中主要實現對不同圖像采集模塊的調配，并且對圖像采集模塊傳輸過來的圖像數據進行標示。圖像采集模塊是按照傳輸過來的控制動作指令和控制參數進行圖像采集。
[0063]步驟S08終端將圖像數據的編排方式配置信息通過傳輸控制模塊傳送到圖像采集矩陣模塊，圖像采集矩陣模塊從DDR存儲器中讀取圖像數據，并將圖像數據按照配置的編排方式進行編排，并將編排后的圖像通過傳輸控制模塊傳送到終端，在終端中將其合成為一幅圖像:本實施例中，終端設有軟件，通過軟件配置圖像數據的編排方式。本步驟中，終端將圖像數據的編排方式配置信息通過傳輸控制模塊傳送到圖像采集矩陣模塊，圖像采集矩陣模塊從DDR存儲器中讀取圖像數據，并將圖像數據按照配置的編排方式進行編排，并將編排后的圖像通過傳輸控制模塊傳送到終端，在終端中將其合成為一幅圖像。關于如何具體編排，后續會進行詳細描述。值得一提的是，本實施例中，上述步驟S07與步驟S08是并列獨立執行的，在執行步驟S07的同時，也可以執行步驟S08。
[0064]本發明通過對高清攝像系統進行樹狀的分割和衍生，實現了一個終端控制多個圖像采集模塊，并且可以在本高清攝像系統中對所有圖像進行圖像預處理和排列標示。實現了低像素相機合成高分辨率的圖像的方法，本發明的方法可以大大降低生產成本以及周邊環境的配套成本，降低實現超高分辨相機的復雜度。
[0065]本實施例中，當終端發送控制指令后，USB3.0傳輸控制模塊按照接收的控制指令的信息，對本高清攝像系統進行相應的處理。該處理基本可以分為采集圖像數據、圖像預處理、圖像采集模塊的調配和組合、傳輸圖像數據等。
[0066]對于本實施例而言，上述步驟S04還可進一步細化，其細化后的流程圖如圖3所示，圖3中，上述步驟S04進一步包括:
[0067]步驟S41圖像采集子矩陣模塊將圖像采集配置信息發送到圖像采集模塊，對圖像采集模塊進行初始化配置和圖像采集時序配置，配置完成后，根據配置的時序觸發相應的圖像采集模塊進行圖像采集，并將采集的圖像數據發送到圖像采集子矩陣模塊:本實施例中，利用終端的軟件可以事先對圖像采集模塊的初始化參數進行配置，也可以利用終端的軟件對各個圖像采集模塊的采集時序進行配置。本步驟中，終端根據用戶的需求將圖像采集配置信息通過傳輸控制模塊傳送給圖像采集矩陣模塊，圖像采集矩陣模塊再將該圖像采集配置信息傳送到圖像采集子矩陣模塊，圖像采集子矩陣模塊再將該圖像采集配置信息發送到圖像采集模塊，對圖像采集模塊進行初始化配置和圖像采集時序配置，配置完成后，根據配置的時序觸發相應的圖像采集模塊進行圖像采集，并將采集的圖像數據發送到圖像采集子矩陣模塊。
[0068]步驟S42圖像采集子矩陣模塊接收到圖像采集模塊傳輸過來的采集的圖像數據后，圖像采集子矩陣模塊對每個圖像采集模塊采集的圖像數據按照采集的順序依次排列:本步驟中，圖像采集子矩陣模塊接收到圖像采集模塊傳輸過來的采集的圖像數據后，圖像采集子矩陣模塊對每個圖像采集模塊采集的圖像數據按照采集的順序依次排列。具體來講，每個圖像采集模塊都對應有一個編號，該編號通過物理連接的方式來定義。比如第一個圖像采集子矩陣模塊所連接的每個圖像采集模塊的編號分別為:11、12、13……，第二個圖像采集子矩陣模塊所連接的每個圖像采集模塊的編號分別為:21、22、23……。比如:用戶定義的圖像數據的采集順序是11->12->13->14->21->22->31->44(這里是圖像采集模塊的編號)，那么圖像采集矩陣模塊就會挑選符合編號的圖像采集模塊所采集的圖像數據，并按照采集的順序依次排列和傳輸。
[0069]步驟S43圖像采集子矩陣模塊對排列完成后的數據的頭部加上標志數據，在其尾部加上校驗數據:本步驟中，排列完成后，圖像采集子矩陣模塊對排列完成后的數據的頭部加上標志數據，在其尾部加上校驗數據，該校驗數據采用CRC校驗方式。
[0070]步驟S44圖像采集子矩陣模塊把加上標志數據和校驗數據后的所有數據進行返歸零編碼，并轉換成高速差分信號:本步驟中，圖像采集子矩陣模塊把加上標志數據和校驗數據后的所有圖像數據進行返歸零編碼，并轉換成高速差分信號。這樣就實現了將圖像采集模塊采集的圖像數據轉換成高速差分信號，以便于圖像采集矩陣模塊做后續的處理。
[0071]對于本實施例而言，上述步驟S05至步驟S06還可進一步細化，其細化后的流程圖如圖4所示。圖4中，上述步驟S05至步驟S06進一步包括:
[0072]步驟S51判斷圖像采集矩陣模塊是否收到高速差分信號:本步驟中，判斷圖像采集矩陣模塊是否收到高速差分信號，如果判斷的結果為是，則執行步驟S46;否則，繼續進行本步驟的判斷。
[0073]步驟S52圖像采集矩陣模塊將接收的每個圖像采集子矩陣模塊的高速差分信號還原成對應每個圖像采集模塊的數據:如果上述步驟S45的判斷結果為是，則執行本步驟。本步驟中，圖像采集矩陣模塊將接收的每個圖像采集子矩陣模塊的高速差分信號還原成對應每個圖像采集模塊的圖像數據。
[0074]步驟S53圖像采集矩陣模塊對還原出的數據按照預先配置的圖像處理功能進行圖像處理，并按照采集的順序緩存到DDR存儲器中:本步驟中，圖像采集矩陣模塊對還原出的數據按照預先配置的圖像處理功能進行圖像處理，并按照采集的順序緩存到DDR存儲器中。上述預先配置的圖像處理功能包括圖像2d降噪和/或圖像3d降噪和/或圖像彩色解碼和/或圖像色彩空間轉換和/或圖像顏色矯正和/或圖像白平衡和/或圖像自動曝光和/或圖像模糊和/或圖像銳化和/或圖像osd疊加等等。值得一提的是，用戶可以按照需求，預先定義上述功能中的某個功能，也可以在終端軟件上進行功能的配置和調用，當用終端上的軟件進行配置時，終端會將軟件配置的圖像處理功能發送到圖像采集矩陣模塊。
[0075]對于本實施例而言，上述步驟S08還可進一步細化，其細化后的流程圖如圖5所示。圖5中，上述步驟S08進一步包括如下步驟:
[0076]步驟S81終端將圖像數據的編排方式配置信息通過傳輸控制模塊傳送到圖像采集矩陣模塊，圖像采集矩陣模塊從DDR存儲器中讀取圖像數據:本步驟中，終端將圖像數據的編排方式配置信息通過傳輸控制模塊傳送到圖像采集矩陣模塊，圖像采集矩陣模塊從DDR存儲器中讀取之前緩存的圖像數據。值得一提的是，圖像數據的編排方式就是將圖像數據的組成方式，即把這些圖像數據按照幾行幾列的方式組成。本實施例中，圖像數據的編排方式是在終端軟件上進行配置的。
[0077]步驟S82圖像采集矩陣模塊將圖像數據按照配置的行列信息進行編排，并將編排后的圖像通過傳輸控制模塊傳送到終端:本步驟中，圖像采集矩陣模塊將圖像數據按照配置的行列信息進行編排，并將編排后的圖像通過傳輸控制模塊傳送到終端。具體的，比如:配置的第一行Xl: 11->12->13->14(其實編排的是對應該編號的圖像采集模塊所采集的圖像數據)；配置的第二行x2:21->22->23->24等等。這樣的編排方式可以縮短后面進行圖像合成的時間和降低合成的復雜度。
[0078]步驟S83從已經編排好的圖像數據中取出相鄰兩幅圖像數據:本步驟中，從已經編排好的圖像數據中取出位置相鄰的兩幅圖像數據。值得一提的是，本實施例中，在取出相鄰兩幅圖像數據時，是按照行進行提取的，也就是分別提取每行中相鄰兩幅圖像數據，所有行可以同時進行，這樣可以提高拼接的速度。
[0079]步驟S84采用搜索法的匹配策略找出相鄰兩幅圖像中的SIFT特征點，并分別標記在圖像中的對應位置，通過所標記位置的坐標確定相鄰兩幅圖像之間的變換關系:本步驟中，采用搜索法的匹配策略，找出相鄰兩幅圖像中所有的SIFT特征點，并分別標記在圖像中的對應位置，進而通過所標記位置的坐標確定相鄰兩幅圖像之間的變換關系。
[0080]步驟S85根據相鄰兩幅圖像中的SIFT特征點之間的對應關系，建立相鄰兩幅圖像的數學變換模型:本步驟中，根據相鄰兩幅圖像中的SIFT特征點之間的對應關系，計算出數據模型中的各參數值，從而建立相鄰兩幅圖像的數學變換模型。
[0081]步驟S86根據數學變換模型將相鄰兩幅圖形通過縮放、旋轉轉換到參考圖像坐標系中完成坐標變換:本步驟中，根據建立的數學變換模型，將相鄰兩幅圖形通過縮放、旋轉等變換轉換到參考圖像的坐標系中，完成統一坐標變換。
[0082]步驟S87將相鄰兩幅圖像的重合區域進行透明融合處理得到拼接重構的平滑無縫圖像:本步驟中，將相鄰兩幅圖像的重合區域進行透明融合處理，得到拼接重構的平滑無縫的圖像。
[0083]步驟S88判斷拼接是否完成:本步驟中，判斷拼接是否完成，如果判斷的結果為是，則執行步驟S89;否則，執行步驟S90。
[0084]步驟S89結束圖像傳輸:如果上述步驟S88的判斷結果為是，則執行本步驟。本步驟中，結束圖像傳輸。
[0085]步驟S90從已經編排好的圖像數據中取出與平滑無縫圖像相鄰的圖像數據:如果上述步驟S88的判斷結果為否，則執行本步驟。本步驟中，從已經編排好的圖像數據中取出與平滑無縫圖像相鄰的圖像數據，具體的，將拼接后的平滑無縫圖像作為一個圖像數據，從已經編排好的圖像數據中取出與該平滑無縫圖像相鄰的圖像數據，返回步驟S84進行相同的處理。也就是依次將后面待處理的圖像數據逐一進行與上述步驟S84至步驟S87相同的處理，直至所有的圖像數據都拼接完成。值得一提的是，當每行都拼接完成后，最后將拼接后的圖像按照列進行拼接。當然，還可以同時進行幾組圖像的合成，然后把所有處理的圖像再進行合成，這樣就會大大提高處理的速度。
[0086]總之，在本實施例中，與現有的高分辨率相機相比，通過多個低像素相機(圖像采集模塊)進行采集圖像，并通過終端合成高像素圖像的方法來實現高分辨率圖像的采集，這種方式有一定的成本優勢，并且還可以實現比現有高分辨相機更高的分辨率的圖像采集，這樣的產品更加適應生產中復雜環境和成本控制。如果采用傳統的機械結構來實現合成同樣大小的高分辨率圖像，會比本發明耗費更大的成本代價，而且機械架構也會老化或者錯位，從而影響圖像的合成精度。本發明通過多個低像素相機進行采集圖像，并通過終端合成高像素圖像的方法來實現高分辨率圖像的采集的方式可以完全替代現有的機械架構。
[0087]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高清攝像系統，其特征在于，包括圖像采集傳輸單元、圖像采集矩陣模塊、傳輸控制模塊和終端，所述圖像采集傳輸單元包括至少一個圖像采集傳輸子單元，每個所述圖像采集傳輸子單元均與所述圖像采集矩陣模塊連接，每個所述圖像采集傳輸子單元均包括一個圖像采集子矩陣模塊和至少一個與所述圖像采集子矩陣模塊連接的圖像采集模塊;所述圖像采集模塊進行圖像采集，并將采集的圖像數據轉換成數字信號后傳輸給對應的圖像采集子矩陣模塊;所述對應的圖像采集子矩陣模塊接收所述數字信號，并將其轉換成高速差分信號后傳輸給所述圖像采集矩陣模塊;所述圖像采集矩陣模塊接收所有圖像采集子矩陣模塊傳送的高速差分信號，還原出對應每個圖像采集模塊的圖像數據，并對還原出的圖像數據進行圖像處理和圖像編排;所述傳輸控制模塊接收所述終端的控制信號并將所述控制信號傳給所述圖像采集矩陣模塊，并將從所述圖像采集矩陣模塊獲取的圖像內容傳輸回所述終端;所述圖像采集矩陣模塊根據所述控制信號的內容處理所述高速差分信號。2.根據權利要求1所述的高清攝像系統，其特征在于，所述高清攝像系統還包括DDR存儲器，所述圖像采集矩陣模塊將圖像處理和圖像編排后的圖像數據緩存到所述DDR存儲器中。3.根據權利要求2所述的高清攝像系統，其特征在于，所述圖像采集矩陣模塊通過高速信號通道分別與每一個圖像采集子矩陣模塊連接。4.根據權利要求1至3任意一項所述的高清攝像系統，其特征在于，所述傳輸控制模塊為USB3.0傳輸控制模塊，所述USB3.0傳輸控制模塊內部設有緩存區，所述DDR存儲器中的圖像數據通過所述圖像采集矩陣模塊搬移到所述USB3.0傳輸控制模塊中的緩存區中。5.根據權利要求4所述的高清攝像系統，其特征在于，所述高清攝像系統還包括電源系統，所述電源系統與所述圖像采集矩陣模塊連接，用于給所述高清攝像系統進行供電。6.一種高分辨率圖像的獲取方法，其特征在于，包括如下步驟: A)終端將控制指令發送到傳輸控制模塊； B)所述傳輸控制模塊對所述控制指令進行解析，并通過控制總線把控制動作指令發送給圖像采集矩陣模塊； C)所述圖像采集矩陣模塊根據控制總線的控制動作指令，選通所述控制動作指令中指定的圖像采集子矩陣模塊，并把對應的控制時序和控制參數傳遞給所述所指定的圖像采集子矩陣模塊； D)所述所指定的圖像采集子矩陣模塊將所述控制時序和控制參數傳遞給圖像采集模塊，所述圖像采集模塊根據控制信息采集圖像，并將采集的圖像數據轉換為數字信號傳回所述所指定的圖像采集子矩陣模塊，所述所指定的圖像采集子矩陣模塊接收到所述數據信號經過處理后，傳輸給所述圖像采集矩陣模塊； E)所述圖像采集矩陣模塊準備接收圖像數據，判斷是否收到圖像數據，如是，所述圖像采集矩陣模塊將所述圖像數據按照預先設定的參數進行圖像預處理，并將圖像預處理后的圖像數據緩存到DDR存儲器中，執行步驟F);否則，繼續進行本步驟的判斷； F)所述圖像采集矩陣模塊監控所述DDR存儲器中的圖像數據，并按照所述傳輸控制模塊的請求，把緩存在DDR存儲器中的圖像數據搬移到所述傳輸控制模塊進行緩存； G)所述終端將圖像數據的編排方式配置信息通過所述傳輸控制模塊傳送到所述圖像采集矩陣模塊，所述圖像采集矩陣模塊從所述DDR存儲器中讀取圖像數據，并將所述圖像數據按照配置的編排方式進行編排，并將編排后的圖像通過所述傳輸控制模塊傳送到所述終端，在所述終端中將其合成為一幅圖像。7.根據權利要求6所述的高分辨率圖像的獲取方法，其特征在于，所述步驟D)進一步包括: Dl)圖像采集子矩陣模塊將圖像采集配置信息發送到圖像采集模塊，對圖像采集模塊進行初始化配置和圖像采集時序配置，配置完成后，根據配置的時序觸發相應的圖像采集模塊進行圖像采集，并將采集的圖像數據發送到圖像采集子矩陣模塊； D2)所述圖像采集子矩陣模塊接收到所述圖像采集模塊傳輸過來的采集的圖像數據后，所述圖像采集子矩陣模塊對每個圖像采集模塊采集的圖像數據按照采集的順序依次排列;每個圖像采集模塊都對應有一個編號，所述編號通過物理連接的方式來定義； D3)所述圖像采集子矩陣模塊對排列完成后的數據的頭部加上標志數據，在其尾部加上校驗數據;所述校驗數據采用CRC校驗方式； D4)所述圖像采集子矩陣模塊把加上標志數據和校驗數據后的所有數據進行返歸零編碼，并轉換成高速差分信號。8.根據權利要求6所述的高分辨率圖像的獲取方法，其特征在于，所述步驟E)進一步包括: El)判斷圖像采集矩陣模塊是否收到所述高速差分信號，如是，執行步驟E2);否則，繼續進行本步驟的判斷； E2)所述圖像采集矩陣模塊將接收的每個圖像采集子矩陣模塊的高速差分信號還原成對應每個圖像采集模塊的數據； E3)所述圖像采集矩陣模塊對還原出的數據按照預先配置的圖像處理功能進行圖像處理，并按照所述采集的順序緩存到DDR存儲器中。9.根據權利要求8所述的高分辨率圖像的獲取方法，其特征在于，所述步驟E3)中預先配置的圖像處理功能包括圖像2d降噪和/或圖像3d降噪和/或圖像彩色解碼和/或圖像色彩空間轉換和/或圖像顏色矯正和/或圖像白平衡和/或圖像自動曝光和/或圖像模糊和/或圖像銳化和/或圖像osd疊加。10.根據權利要求7至9任意一項所述的高分辨率圖像的獲取方法，其特征在于，所述步驟G)進一步包括: Gl)終端將圖像數據的編排方式配置信息通過所述傳輸控制模塊傳送到所述圖像采集矩陣模塊，所述圖像采集矩陣模塊從所述DDR存儲器中讀取圖像數據； G2)所述圖像采集矩陣模塊將所述圖像數據按照配置的行列信息進行編排，并將編排后的圖像通過所述傳輸控制模塊傳送到所述終端； G3)從已經編排好的圖像數據中取出相鄰兩幅圖像數據； G4)采用搜索法的匹配策略找出相鄰兩幅圖像中的SIFT特征點，并分別標記在圖像中的對應位置，通過所標記位置的坐標確定所述相鄰兩幅圖像之間的變換關系； G5)根據所述相鄰兩幅圖像中的SIFT特征點之間的對應關系，建立所述相鄰兩幅圖像的數學變換模型； G6)根據所述數學變換模型將所述相鄰兩幅圖形通過縮放、旋轉轉換到參考圖像坐標系中完成坐標變換； G7)將所述相鄰兩幅圖像的重合區域進行透明融合處理得到拼接重構的平滑無縫圖像； G8)判斷拼接是否完成，如是，結束圖像傳輸;否則，從已經編排好的圖像數據中取出與所述平滑無縫圖像相鄰的圖像數據，返回步驟G4)。
【文檔編號】H04N5/225GK105940667SQ201580001009
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年6月9日
【發明人】莊堉
【申請人】深圳市晟視科技有限公司